Como projetar uma fonte de alimentação regulada

O desempenho de cada sistema eletrônico ou circuito eletrônico depende da fonte de alimentação que energiza o circuito ou sistema. Ele fornece a corrente necessária ao circuito. Qualquer ruído perturbador nesta fonte de alimentação pode causar problemas no funcionamento ou operação do circuito. Se houver algum desvio neste nível de alimentação o circuito poderá não funcionar corretamente. A exatidão e a precisão da operação do circuito dependem disso. Em alguns circuitos toda a calibração é feita neste nível de tensão. Portanto, todas essas calibrações tornam-se falsas se houver uma flutuação no nível de abastecimento.

Existem dois tipos de fontes de alimentação

1) Fonte de alimentação não regulamentada

2) Fonte de alimentação regulada

A alimentação não regulamentada é usada em alguns circuitos onde não há muita mudança na corrente de carga necessária. A corrente de carga permanece fixa ou o desvio é muito menor. Porque em tal oferta

1) A tensão de saída diminui à medida que a corrente de carga aumenta

2) A ondulação na tensão de saída aumenta à medida que a corrente de carga aumenta

Portanto, este tipo de alimentação não pode ser usado onde há uma mudança perceptível na corrente de carga com frequência. Mas embora muitos circuitos funcionem com alimentação não regulamentada porque requerem poucos componentes e o design também é muito simples. Além disso, alguma flutuação no nível de fornecimento pode ser tolerada devido à mudança na corrente de carga. A fonte de alimentação regulada é necessária em circuitos digitais, circuitos nos quais os componentes não toleram nem mesmo 1% de mudança no nível de alimentação, como microcontrolador, microprocessador, etc.

Então, aqui estou dando as etapas para projetar uma fonte de alimentação regulada, incluindo quais componentes devem ser escolhidos para ter a tensão de saída regulada necessária com a corrente necessária. O procedimento requer cálculos baseados em algumas equações de projeto, algumas suposições e aproximações que devemos adotar durante o projeto.

Considere a seguinte notificação

Erms : valor rms da tensão CA (tensão secundária do transformador)

Eeu : valor máximo da tensão CA

VDCNL : tensão CC sem carga

VdcFL : tensão CC de carga total

Ró : Resistencia interna

EUeu : corrente de saída de carga total

VLmin : tensão mínima de saída de alimentação não regulada

Vrms : valor rms da ondulação

?Vó : escolha a tensão de ondulação

Seguintes equações – as relações são usadas no projeto da fonte de alimentação

VDCNL =Eeu = Erms / 1,41

VdcFL = VDCNL –Ró EUeu

?Vó = EUeu / (200ºC)

?Vó = 3,5 Vrms

VLmin =VdcFL ?Vó / 2

Então vamos começar a projetar

MIRAR: projeto de fonte de alimentação regulada para 5 V @ 1 A

Procedimento:

Temos que projetar 2 seções separadas

1) Seção regulamentada

2) Seção não regulamentada

Projeto da seção regulamentada –

Etapa 1: selecione o chip regulador de tensão

Como estamos projetando uma fonte de alimentação regulada, precisamos de um chip regulador de tensão. Existem tantos chips reguladores de tensão disponíveis. Eles são amplamente classificados em diferentes categorias com base em

1) Polaridade: positiva, negativa ou dupla

2) Saída fixa ou saída variável

3) Corrente de saída necessária de 0,1 A – 5 A

Aqui exigimos alimentação fixa e positiva com capacidade de corrente de 1 A. Portanto, temos que escolher o chip regulador de tensão LM7805.

Etapa 2: filtro capacitivo de entrada – saída

O capacitor de entrada é necessário para suprimir ou minimizar qualquer ondulação ou variação na entrada aplicada ao chip regulador. Seu valor típico é 0,33µF conforme especificado na folha de dados. Isto pode ser negligenciado se o chip regulador estiver conectado muito próximo ao capacitor de filtragem do retificador. Só é necessário quando a distância entre a saída do retificador e a entrada do regulador.

O capacitor de saída é necessário para suprimir qualquer pico ou falha na tensão de saída fixa que possa ocorrer devido à mudança transitória na entrada CA. Seu valor típico é 0,1 µF conforme especificado na folha de dados.

Isso completa o design da seção regulamentada.

Projeto de seção não regulamentada –

Alimenta a seção regulamentada. Seu retificador + filtro. O mais necessário é que a entrada dada por esta seção à seção regulada seja pelo menos 3 V maior que a tensão de saída necessária. Isso é conhecido como 'altura livre'para chip regulador. Isso nos dá

VLmin =Voperação + altura livre

= 5 + 3

= 8V

Para esta seção, temos que selecionar o transformador, o diodo e o capacitor.

Etapa 3: selecionando o capacitor

Vamos supor que o capacitor seja um capacitor eletrolítico de 1000 µF. Precisamos descobrir sua tensão CC de trabalho WLDC, mas isso depende de VDCNL como

WLDC = VDCNL + 20% VDCNL

Então, depois de encontrar VDCNL podemos calculá-lo.

A partir deste valor do capacitor podemos encontrar ?Vó como

?Vó = EUeu / (200ºC)

Então para eueu = 1 A e C = 1000 µF

?Vó = 1/200×1000×10-6

= 5V

De ?Vó e VLmin, VdcFL pode ser calculado como

VdcFL = VLmin + ?Vó / 2

= 8 + 5/2

= 10,5V

VdcFL está relacionado com VDCNL como

VdcNL = VdcFL +Ró EUeu

Ró o valor está entre 6? para 10?. Supondo Ró como 8?

VDCNL = 10,5 + 8×1

= 18,5 V

Agora calcule o WLDC necessário

WLDC = VDCNL + 20% VDCNL

= 18,5 + 3,7

= 22,2 V

Sempre temos que buscar um valor maior que esse. Então escolha um capacitor com WLDC de 25 V. Então finalmente nosso capacitor é

C = 1000 µF a 25 V

Etapa 4: seleção do diodo

Selecionar um diodo significa encontrar a capacidade de corrente e o PIV do diodo.

1. Capacidade atual IC > eueu isso significa que Ic pode ser 1 A ou mais

2. PIV = VDCNL + 20% VDCNL = 22,2. novamente optando por um valor mais alto que é 25 V

Finalmente, os diodos necessários estão com

D = 1A a 25V

Todos os diodos das séries 1N4004, 1N4007, 1N4009 atendem a estes critérios.

Etapa 5: selecionando um transformador

O valor rms da saída do transformador é dado por

Erms = Eeu / 1,41

Mas Em = VdcNL., Então

Erms =VDCNL / 1,41

= 18,5 / 1,41

= 13,12 VCA

Portanto, podemos selecionar qualquer um

  1. 1) Transformador de derivação central de 9 – 0 – 9 ou 7,5 – 0 – 7,5 tensão secundária
  2. 2) Transformador sem derivação central de 0 – 15 ou 0 – 18 tensão secundária

A corrente nominal para o secundário do transformador deve ser de pelo menos 1,8 Ieu. Isso significa que a classificação atual pode ser de 2 A.

Finalmente selecione um transformador com

T = 230/15 VCA @ 2A

O esquema do projeto final é mostrado na guia do diagrama de circuito.

Diagramas de circuito

fonte de alimentação fixa

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